美国聚氨酯泡沫喷涂行业发泡剂从cfc-11到hcfc-141b的转

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1、2003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集美国聚氨酯泡沫喷涂行业发泡剂从CFC-11到HCFC-141b的转变历程RobertZimel(美国Gumser公司远东销售经理)摘要：介绍了美国在喷涂泡沫行业从CFC-11发泡剂过渡到HCFC-141b的实践指南和在此期间遇到的应用问题。蒙特利尔协议规定美国必须在1994年完成CFC-11的初步淘汰，同时确定发展中国家享有10年的宽限期。从CFC-11到HCFC-141b不像原来想象的能通过简单替代来完成。因为发泡剂同时也是溶剂，HCFC-141b与CFC-11的沸点不同，发泡剂的转换同时

2、还要考虑到混合料的粘度变化、反应能力、物理稳定性和最终配方的密度。还必须开发新的催化剂和泡沫稳定剂（表面活性剂）。由CFC-11过渡为HCFC-141b导致组合料具有不同热量-粘度曲线，粘度更高，这就使喷涂时需更高的压力和稍高的温度。关键词：CFC替代；喷涂；聚氨酯；泡沫塑料；设备；发泡剂喷涂的聚氨酯泡沫在美国的增长和被广泛接受主要的原因是因为CFC-11（三氯氟甲烷）发泡的聚氨酯泡沫的优异的隔热性能。当发泡剂在气态时被截留在聚氨酯泡孔内时，聚氨酯泡沫对冷热的传递性最小化。除了真空外，喷涂的聚氨酯泡沫被公认为在低密度状态下（23kg/m3）

3、隔热性最好的材料,同时不吸水。1987年关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协议被确定为停止生产和使用消耗臭氧层的化学原料（如CFC-11）的国际公约。协议规定美国必须在1994年完成CFC-11的初步淘汰，同时确定发展中国家享有10年的宽限期。在1994年的春季和夏季，使用HCFC-141b(1,1-二氯-1-氟乙烷)作为发泡剂的第一代聚氨酯泡沫喷涂配方被介绍给美国的泡沫喷涂应用者。1发泡化学机理以及HCFC喷涂体系存在的问题喷涂用聚氨酯化学机理是非常复杂的（如下所示）。多元醇＋多异氰酸酯─→聚氨酯＋热量热量＋发泡剂─→气体膨胀气体膨胀产生聚氨酯

4、泡孔催化剂控制反应速度表面活性剂维持泡孔的稳定阻燃剂进入泡沫整体图1喷涂泡沫的收缩在发泡体系中不仅存在树脂(多元醇)与异氰酸酯的化学反应，还存在发泡剂从液态转变为气态、催化剂相互作用使泡沫上升和固化、表面活性剂在反应过程中保持泡孔稳定。只要改变配方中任何一种组分，整个化学反应都将改变。使用发泡剂HCFC-141b替代CFC-11，将同样改变发泡过程的物理化学反应状态，使喷涂后的聚氨酯泡沫的物理性能发生变化。美国的组合料供应商从1993年开始在可控条件下试验不同的喷涂配方。当时，很多人说HCFC-141b可能是CFC-11的一种理想的替代品。

5、历史证明不是如此，因为缺乏对HCFC-141b转变和限制的必要准备和知识，当时，喷涂聚氨酯泡沫业在市场份额上遭受了极大的损失。两种发泡剂第一个主要不同之处是沸点。CFC-11的沸点较低，为23.7℃，泡沫的喷涂可以在比较低的温度下进行（43.3～48.8℃）。聚氨酯泡沫泡孔的内部压力可通过表面活性剂控制。HCFC-141b的沸点较高，为32.05℃，人们认为可通过提高喷涂时原料的温度轻易克服，经测试在喷枪口原料温度为54.1792003中国聚氨酯行业整体淘汰ODS国际论坛论文集4～60℃。然而，同时带来的泡沫内部压力增大，引起蠕变和收缩（见

6、图1），导致在喷枪的两次喷涂之间泡沫分层和泡沫与基面的分层。而且，很多分层现象是在一段时间后泡沫的环境温度变化时才发现。另一个主要的不同点是HCFC-141b具有较强的溶剂效应，它常被用于电子产品和医用的清洁剂。当足够量的HCFC-141b混入聚氨酯泡沫原料体系中，以获得密度为39.2kg/m3的泡沫时，由于HCFC-141b的侵蚀，聚氨酯泡沫泡孔会破裂。而且聚氨酯泡沫泡孔的被破坏，往往在经过一段时间以后才发现。CFC-11发泡体系制得的聚氨酯泡沫泡孔的闭孔率始终在95%，是真正的闭孔泡沫塑料产品。然而经过改良的HCFC-141b配方，泡沫

7、的闭孔率仍然低于85%。如上所述，使用HCFC-141b作发泡剂的喷涂聚氨酯泡沫塑料虽然通过了最初的目检，其外观和性能随着时间推移和周围环境的变化开始退化，经过一段时间后会产生质量问题。随着时间的推移，其它的化学问题也显现出来。HCFC-141b的溶剂浓度差异将导致原料体系的组合聚醚变质。原料的保存期限由原来行业标准规定的1年缩短为6～9个月。情况变得很显然，组合料供应商必须采用新的多元醇来抵消HCFC-141b带来的不利性能。当多元醇供应商在研究开发新的多元醇的时候，组合料供应商很快意识到采用新发泡剂，需要开发用于组合料的新原料组分，以提

8、供新的配方，使聚氨酯喷涂施工者继续开展喷涂业务。新多元醇需要新的催化剂来加速初始反应，产生更多的热量来使HCFC-141b气化。在这种放热更多、反应速度更快的反应中，又需要新的表